第17章 堿金屬和堿土金屬

1、第第17 17章章 堿金屬和堿土金屬堿金屬和堿土金屬本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 (一一) (二二) (四四) IA族族 Li Na K Rb Cs Fr 鋰鋰 鈉鈉 鉀鉀 銣銣 銫銫 鈁鈁 IIA族族 Be Mg Ca Sr Ba Ra 鈹鈹 鎂鎂 鈣鈣 鍶鍶 鋇鋇 鐳鐳 易與易與H2直接化合成直接化合成MH、MH2離子型化合物；離子型化合物； 與與O2形成正常氧化物、過氧化物、超氧化物；形成正常氧化物、過氧化物、超氧化物； 與非金屬作用形成相應(yīng)的化合物。與非金屬作用形成相應(yīng)的化合物。 易與易與H2O反應(yīng)反應(yīng)(除除Be、Mg外外) 通 性注：它們的活潑性有差異注：它們的活潑性有差異 152 18

2、6232248265520 496 419 403 3760.98 0.93 0.82 0.82 0.79 7295 4591 3088 2675 2436Li Na K Rb Cs r 電負(fù)性電負(fù)性 I1 I2 1.57 1.31 1.00 0.95 0.89111 160197215217900 738 590 549 5031868 1460 1152 1070 971Be Mg Ca Sr Ba r 電負(fù)性電負(fù)性 I1 I2 原子半徑增大原子半徑增大金屬性、還原性增強(qiáng)金屬性、還原性增強(qiáng)電離能、電負(fù)性減小電離能、電負(fù)性減小IA IIALi BeNa MgK Ca Rb SrCs Ba原子

3、半徑減小原子半徑減小金屬性、還原性減弱金屬性、還原性減弱電離能、電負(fù)性增大電離能、電負(fù)性增大 有金屬光澤有金屬光澤 熔沸點(diǎn)較低熔沸點(diǎn)較低 堿土金屬堿土金屬 堿金屬堿金屬 (Cs 熔沸點(diǎn)最低熔沸點(diǎn)最低) 密度小密度小 Li是最輕的金屬是最輕的金屬 - 原子量小原子量小, 半徑較大半徑較大 Na K 保存在煤油中保存在煤油中, Li 在石蠟中在石蠟中NaLiKRbCsBe Mg Ca Sr Ba 與非金屬反應(yīng)與非金屬反應(yīng) 與氧、硫、氮與氧、硫、氮、鹵素反應(yīng)，鹵素反應(yīng)， 形成相應(yīng)的化合物形成相應(yīng)的化合物3Ca+N2 = Ca3N24Li+O2 = 2Li2O4Na+O2 = 2Na2O 與水反應(yīng)與水

4、反應(yīng) 堿金屬均與水反應(yīng)堿金屬均與水反應(yīng),逐漸強(qiáng)烈逐漸強(qiáng)烈 堿土金屬與水反應(yīng)堿土金屬與水反應(yīng) Be與水蒸氣作用，與水蒸氣作用，Mg與熱水作用，與熱水作用， 鈣鈣 鍶鍶 鋇與冷水反應(yīng)鋇與冷水反應(yīng) 單質(zhì)在空氣中燃燒，形成相應(yīng)的氧化物單質(zhì)在空氣中燃燒，形成相應(yīng)的氧化物L(fēng)i2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2BeO MgO CaO SrO BaO2Li2ONa2O2KO2鎂帶的燃燒鎂帶的燃燒 Li, Ca等堿土金屬同時(shí)生成氮等堿土金屬同時(shí)生成氮化物化物-除氣劑除氣劑Li3N Ca3N2 Ba3N2 與水作用與水作用Li Na K Ca2M + 2H2O 2MOH + H2(g) M + 2H2O

5、 M(OH)2 + H2(g)鋰鋰 (不熔化不熔化)； 鈉鈉 (熔化熔化)；鉀；鉀(燃燒燃燒) ； 銣銣 , 銫銫(爆炸爆炸) 與液氨與液氨作用作用 堿金屬溶于純液氨堿金屬溶于純液氨, ,隨金屬溶解量增加隨金屬溶解量增加, , 藍(lán)色藍(lán)色 深藍(lán)色深藍(lán)色 青銅色青銅色氨合陽離子氨合陽離子 氨合電子氨合電子高導(dǎo)電性高導(dǎo)電性, ,順磁性順磁性333M(s)()NH ( )M(NH ) (NH ) xyxyle Ca Sr Ba 溶于純液氨，溶的慢，溶解量少溶于純液氨，溶的慢，溶解量少順磁性、導(dǎo)電性、順磁性、導(dǎo)電性、強(qiáng)還原性強(qiáng)還原性-有機(jī)合成有機(jī)合成3222Na+2NH (l)=2NaNH +H 與化合

6、物作用與化合物作用-奪取氧或鹵素奪取氧或鹵素SiO2 + 2Mg = Si+2MgOTiCl4+ 4Na =Ti + 4NaCl 均以礦物形式存在均以礦物形式存在38Na AlSi O鈉長石：鈉長石：38K AlSi O鉀長石：鉀長石：22KCl MgCl6H O光鹵石：光鹵石：422KAl(SO )12H O明礬石：明礬石：綠柱石：綠柱石：3236Be Al (SiO )大理石大理石：3CaCO 形成三類氧化物形成三類氧化物穩(wěn)定性穩(wěn)定性: O2- O2- O22-622p2s2s 1正常氧化物正常氧化物(O2-)：222442s2s2p2p2p() () () ( ) () *KK 過氧化物

7、過氧化物(O22-)：超氧化物超氧化物(O2-):222432s2s2p2p2p() () () ( ) () *KK 222ONaO2Na22KOOKO2Na2NaONa222223NO6K10K2KNO(g)COMO MCO23 制制 備備直接：直接：間接：間接：離子型、堿性氧化物離子型、堿性氧化物(BeO除外除外)熔點(diǎn)、硬度高于堿金屬氧化物熔點(diǎn)、硬度高于堿金屬氧化物普通氧化物普通氧化物 堿金屬氧化物堿金屬氧化物 堿土金屬氧化物堿土金屬氧化物 離子型晶體離子型晶體,Li2O有一定共價(jià)性有一定共價(jià)性典型的堿性氧化物典型的堿性氧化物晶格能大晶格能大 與水、酸性氧化物作用與水、酸性氧化物作用22

8、22Na O+H O2NaOHCaO+H OCa(OH) 除去酒精中水分23CaO+SiOCaSiO 高溫耐火材料耐火材料2MOHOHOM22（Li Cs劇烈程度劇烈程度 ）（BeO除外）除外）I22M OH OM(OH) 2534 23CaO+P OCa (PO )高溫（ 煉鋼中除去雜質(zhì)磷）煉鋼中除去雜質(zhì)磷）3222COLiCOOLiH2O2的實(shí)驗(yàn)室制法的實(shí)驗(yàn)室制法過氧化物過氧化物 制制 備備573673K2222773793K222Na O+O2Na O2BaO+O2BaO 與水或酸作用與水或酸作用22222224422Na O +2H OH O +2NaOHBaO +H SOBaSOH

9、O 22222H O2H O+O 強(qiáng)氧化性強(qiáng)氧化性2322242Cr O +3Na O2Na CrO +Na O 22224MnO +Na ONa MnO 熔融分解礦石分解礦石 氧氣發(fā)生劑氧氣發(fā)生劑2222322Na O +2CO2Na CO +O 防毒面具防毒面具22222OOH2KOHO2H2KO超氧化物超氧化物 (O2-):222432s2s2p2p2p() () () ( ) () *KK 順磁性順磁性 強(qiáng)氧化性強(qiáng)氧化性 與水劇烈反應(yīng)與水劇烈反應(yīng) 與與CO2反應(yīng)，放出氧氣反應(yīng)，放出氧氣222324MO2CO2M CO3O KO2用于潛水、登山等用于潛水、登山等溶溶 解解 性性 氫氧化物

10、溶解度氫氧化物溶解度 s(g/100g水水) LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 13 109 112 180 395.5Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)20.0002 0.0009 0.156 0.81 3.84 堿金屬氫氧化物堿金屬氫氧化物堿土金屬氫氧化物堿土金屬氫氧化物 同族元素氫氧化物溶解度從上到下逐漸增大同族元素氫氧化物溶解度從上到下逐漸增大.解釋解釋: 離子化合物溶解度與其離子勢離子化合物溶解度與其離子勢Z/r成反比成反比白色固體白色固體, 易吸水而潮解易吸水而潮解 同一族元素氫氧化物從上到下堿性增強(qiáng)同一族元素氫氧化物從上到下

11、堿性增強(qiáng) 同一周期堿性同一周期堿性: :堿金屬氫氧化物堿金屬氫氧化物 堿土金屬氫氧化物堿土金屬氫氧化物NaOH Mg(OH)2堿堿 性性*Zr(箭頭指向箭頭指向) 堿性增強(qiáng)，溶解度增大堿性增強(qiáng)，溶解度增大 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中強(qiáng)中強(qiáng) 強(qiáng)強(qiáng) 強(qiáng)強(qiáng) 強(qiáng)強(qiáng) 強(qiáng)強(qiáng) Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 兩性兩性 中強(qiáng)中強(qiáng) 強(qiáng)強(qiáng) 強(qiáng)強(qiáng) 強(qiáng)強(qiáng) 與酸性氧化物反應(yīng)與酸性氧化物反應(yīng) 2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O Ca(OH)2CO2CaCO3H2O 與非金屬反應(yīng)與非金屬反應(yīng) 4P + 3NaOH + 3H2O =

12、 3NaH2PO2 + PH3 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 受熱分解受熱分解 Mg(OH)2 = MgOH2O 與兩性金屬反應(yīng)與兩性金屬反應(yīng) Zn+2NaOH+2H2O=Na2Zn(OH)4+H2化化 學(xué)學(xué) 性性 質(zhì)質(zhì) s s區(qū)單質(zhì)區(qū)單質(zhì)( (除除BeBe、MgMg外外) )均能形成離子型氫化物均能形成離子型氫化物L(fēng)iH NaH KH RbH CsH NaCl-90.4 -57.3 -57.7-54.3 -49.3 -441 白色晶體，白色晶體， 熱穩(wěn)定性差熱穩(wěn)定性差(/)fmHkJ mol最穩(wěn)定最穩(wěn)定 還原性強(qiáng)還原性強(qiáng)2(/)2.25HHV 2LiOHT

13、iTiO2LiH2242H4NaClTiTiCl4NaH鈦的冶煉鈦的冶煉(g)HMOHOHMH22(g)H2Ca(OH)OH2CaH2222 劇烈水解劇烈水解野外產(chǎn)生氫氣野外產(chǎn)生氫氣 形成配位氫化物形成配位氫化物3LiClLiAlHAlCl4LiH43（無水）乙醚23244HAl(OH)LiOHO4HLiAlH強(qiáng)烈水解強(qiáng)烈水解 鹽的顏色及焰色反應(yīng)鹽的顏色及焰色反應(yīng) M+, M2+離子都無色離子都無色,鹽通常呈現(xiàn)陰離子的顏色鹽通常呈現(xiàn)陰離子的顏色4227KMnOK Cr O 揮發(fā)性鹽，高溫火焰中灼燒，火焰呈特征焰色揮發(fā)性鹽，高溫火焰中灼燒，火焰呈特征焰色 -焰色反應(yīng)焰色反應(yīng)原子結(jié)構(gòu)不同，發(fā)出不同

14、波長的光原子結(jié)構(gòu)不同，發(fā)出不同波長的光定性鑒定金屬離子是否存在定性鑒定金屬離子是否存在Li+ 紅紅 Na+ 黃黃 K+ 紫紫 Rb+ 紫紅紫紅Cs+ 紫紅紫紅 Ca2+ 橙紅橙紅 Sr2+ 紅紅 Ba2+ 黃綠黃綠各種離子的焰色反應(yīng)各種離子的焰色反應(yīng)1. 堿金屬鹽類堿金屬鹽類 離子晶體離子晶體(Li鹽除外鹽除外) 易溶解易溶解 Li鹽和少數(shù)大陰離子鹽除外鹽和少數(shù)大陰離子鹽除外 鹽的溶解性鹽的溶解性Rb+, Cs+難溶鹽更多難溶鹽更多Li+弱酸鹽弱酸鹽Li2CO3, Li3PO4等等KClO4 (白白) K2NaCo(NO2)6(亮黃亮黃) KB(C6H5)4白色白色 K2PtCl6 (淡黃淡黃

15、) KHC4H4O6 (白白)NaSb(OH)6 (白白) NaAcZn(Ac)23UO2(Ac)29H2O(黃綠黃綠)2. 堿土金屬鹽類堿土金屬鹽類-難溶鹽多難溶鹽多 Be2+和部分和部分Mg2+ 鹽具有鹽具有共價(jià)性共價(jià)性, 其它多數(shù)為離子型晶體其它多數(shù)為離子型晶體2. 堿土金屬鹽類堿土金屬鹽類-難溶鹽多難溶鹽多Be2+極化力強(qiáng)，極化力強(qiáng)， BeCl2已過渡為共價(jià)化合物已過渡為共價(jià)化合物 BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2熔點(diǎn)熔點(diǎn)/ 415 714 775 874 962氯化物氯化物,硝酸鹽硝酸鹽, MgSO4 MgCrO4 易溶易溶碳酸鹽、硫酸鹽、草酸鹽、鉻酸鹽等難

16、溶碳酸鹽、硫酸鹽、草酸鹽、鉻酸鹽等難溶 溶解性溶解性 重要特征重要特征: : 微溶性微溶性離子性離子性增增 強(qiáng)強(qiáng) 陰陽離子相差不多時(shí)陰陽離子相差不多時(shí),陽離子陽離子 越大鹽越難溶越大鹽越難溶晶格能大小影響占主導(dǎo)晶格能大小影響占主導(dǎo) Zr例：例：溶解度溶解度Na2CO3 CaCO3 形成結(jié)晶水合物傾向形成結(jié)晶水合物傾向 堿金屬水合能力堿金屬水合能力, 從從Li+到到Cs+依次減弱依次減弱 鋰鹽鋰鹽 鈉鹽鈉鹽 鉀鹽鉀鹽 銣鹽銣鹽 銫鹽銫鹽水合物水合物: 大部分大部分 75% 25% 極少數(shù)極少數(shù)Z 越高越高, r 越小越小,越大的陽離子越大的陽離子,對水作用強(qiáng)對水作用強(qiáng),易形成結(jié)晶水合物易形成結(jié)晶

17、水合物 堿土金屬易形成帶結(jié)晶水的鹽堿土金屬易形成帶結(jié)晶水的鹽,無水鹽易潮解無水鹽易潮解CaCl2 干燥劑干燥劑與與NH3, 乙醇形成加合物乙醇形成加合物 光鹵石類光鹵石類 MClMgCl2 6H2O (M +K+，Rb+，Cs+) 礬類礬類 M2SO4 MgSO4 6H2O (M +K+，Rb+，Cs+) KAl(SO4)212H2O 復(fù)鹽的形成復(fù)鹽的形成 除除Li外外, 堿金屬易形成復(fù)鹽堿金屬易形成復(fù)鹽復(fù)鹽溶解度小復(fù)鹽溶解度小 熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 堿金屬鹽熱穩(wěn)定性均很高堿金屬鹽熱穩(wěn)定性均很高 -Li鹽和硝酸鹽除外，它們加熱會(huì)分解鹽和硝酸鹽除外，它們加熱會(huì)分解 154023221000322Li

18、 COLi O+CO2NaNO2NaNO +OKK 堿土金屬鹽熱穩(wěn)定性均很高堿土金屬鹽熱穩(wěn)定性均很高 -碳酸鹽高溫加熱分解碳酸鹽高溫加熱分解 32MCOMO+CO 2+2+MgBa 鹽，分解溫度增高離子極化離子極化 堿土金屬碳酸鹽的穩(wěn)定性隨金屬離子半徑的增大而增強(qiáng)堿土金屬碳酸鹽的穩(wěn)定性隨金屬離子半徑的增大而增強(qiáng)穩(wěn)定性穩(wěn)定性 M2CO3 MCO3COOO2-M2+碳酸鹽熱穩(wěn)定性碳酸鹽熱穩(wěn)定性:堿金屬堿金屬堿土金屬堿土金屬K2CO3 CaCO3 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3T分分 / 100 540 900 1290 1360 在周期表中某一元素的性質(zhì)和它在周期表中某

19、一元素的性質(zhì)和它左上方左上方或或右下方右下方的的另一元素性質(zhì)的相似性另一元素性質(zhì)的相似性,稱為稱為對角線規(guī)則對角線規(guī)則r 和和* 互相競爭，互相競爭， * * / r 相近相近,使其離子極化能力相近使其離子極化能力相近.Li Be B CNa Mg Al Si Li, Mg的相似性的相似性 過量氧中燃燒生成普通氧化物過量氧中燃燒生成普通氧化物 與氮?dú)庵苯踊仙傻锱c氮?dú)庵苯踊仙傻?氫氧化物加熱分解為普通氧化物氫氧化物加熱分解為普通氧化物 碳酸鹽不穩(wěn)定，加熱分解為普通氧化物和碳酸鹽不穩(wěn)定，加熱分解為普通氧化物和CO2 氟化物，磷酸鹽，碳酸鹽均難溶于水氟化物，磷酸鹽，碳酸鹽均難溶于水

20、LiCl, MgCl2共價(jià)性較強(qiáng)共價(jià)性較強(qiáng),易溶于有機(jī)溶劑易溶于有機(jī)溶劑 離子水合能力較強(qiáng)，鹽含結(jié)晶水，無水鹽易潮解離子水合能力較強(qiáng)，鹽含結(jié)晶水，無水鹽易潮解 BeCl2, AlCl3缺電子共價(jià)化合物，易升華，溶于醇、醚等有缺電子共價(jià)化合物，易升華，溶于醇、醚等有機(jī)溶劑，蒸氣中易形成締合分子，易形成配合物和加合物機(jī)溶劑，蒸氣中易形成締合分子，易形成配合物和加合物 Be, Al的相似性的相似性 兩者都是活潑金屬，可被冷濃兩者都是活潑金屬，可被冷濃HNO3鈍化鈍化 兩者都是兩性金屬兩者都是兩性金屬. 氫氧化物也屬兩性氫氧化物也屬兩性 兩者氧化物的熔點(diǎn)和硬度都很高兩者氧化物的熔點(diǎn)和硬度都很高 鈹鹽鈹

21、鹽,鋁鹽都易水解鋁鹽都易水解 兩者都有共價(jià)型鹵化物兩者都有共價(jià)型鹵化物. BeClClBeClClBeClAlClClClAlClCl1NaF、MgO和和CaO晶格能大小順序正確的一組是晶格能大小順序正確的一組是AMgOCaONaF BCaOMgONaFCNaFMgOCaO DNaFCaOMgOMgO和和CaO屬同類型同電荷氧化物，屬同類型同電荷氧化物，Mg2+半徑小于半徑小于Ca2+，晶格能大于，晶格能大于CaO；NaF電荷低，晶格能也低電荷低，晶格能也低.2下列哪一種元素其第一電子親合能最大？下列哪一種元素其第一電子親合能最大？A氟氟 B氯氯 C銫銫 D鈹鈹氯同氟比較體積較大，且氯的價(jià)層中有空氯同氟比較體積較大，且氯的價(jià)層中有空d軌道容納軌道容納電子，電子間排斥作用小，加合電子放出能量最大。電子，電子間排斥作用小，加合電子放出能量